27. Spektrometertagung 2017

Elementverteilungen in metallischen und isolierenden Schichten auf Metallsubstraten werden mit optischer Emissionsspektroskopie (OES) und hyperspektraler Bildgebung gemessen. Dabei wird mit einem Nd:YAG Laser-Puls ein Plasma gezündet und durch eine Funkenentladung verstärkt. Der elektrische Funke wird durch das laserinduzierte Plasma (LIP) an eine kontrollierte Stelle an der Probenoberfläche geführt. Ohne das LIP findet unter den gewählten Bedingungen keine Funkenentladung statt. Die erforderliche Pulsenergie des Lasers (E), um ein kombiniertes Plasma zu zünden, ist gering (E ≤ 1 mJ, Spotdurchmesser d ≈ 100 µm). Die Emissionsspektren werden mit Hilfe eines kompakten Gitterspektrometers mit CCD Liniendetektor aufgenommen. Die Abhängigkeit der Intensität der Emissionslinien von den Parametern des Lasers und des elektrischen Entladungskreises werden untersucht. Die Emission des kombinierten Plasmas ist intensiv und dauert einige 10 Mikrosekunden, abhängig vom elektrischen Entladungskreis. Ohne die Anregung durch den Funken ist die Emission deutlich schwächer und verschwindet nach einigen Mikrosekunden. Für das kombinierte Plasma korreliert die Intensität der Linien mit der Dicke der gemessenen Schichten. Die Intensitäten für Nebenelementen im Metallsubstrat korrelieren mit den Konzentrationen. Die räumliche Auflösung hängt von der Größe des Laserspots und der Funkenfläche ab und liegt bei den gewählten Parametern unter 100 µm. Der chemische Kontrast ist mit dem kombinierten Plasma (E ≈ 1 mJ) höher als mit einem Laserplasma ohne Verstärkung (E ≈ 10 mJ). Wir verwenden diese neue OES Methode, um die Elementverteilungen in verschiedenen strukturierten Proben abzubilden. *Danksagung: Dieses Projekt wird durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG („imPacts“ Projekt 843546) finanziell unterstützt.*